Курсовая работа на тему КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 151013-09 1

Оглавление
Исходные данные 2
1. Компоновка поперечного разреза здания 2
1.1 Вертикальные размеры здания 3
1.2 Горизонтальные размеры здания 3
2. Расчет поперечной рамы 4
2.1 Определение ветровой нагрузки 4
2.2 Определение вертикальных нагрузок 5
2.3 Определение крановых нагрузок 5
3. Расчет подкрановой балки 6
3.1 Нагрузки на подкрановую балку 6
3.2 Определение расчетных усилий 7
3.3 Подбор сечения балки 7
3.4 Проверка прочности сечения 8
4. Статический расчет поперечной рамы 9
4.1 Расчет на постоянные нагрузки 9
4.2 Расчет нагрузки от снега 10
4.3 Расчет на вертикальную нагрузку от мостовых кранов 11
4.4 Расчет на горизонтальные воздействия от мостовых кранов 12
4.5 Расчет на ветровую нагрузку 13
5. Расчет и конструирование колонны 14
5.1 Определение расчетных длин 14
5.2 Подбор поперечного сечения верхней части колонны 14
5.3 Подбор поперечного сечения нижней части колонны 17
5.4 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 20
5.5 Расчет и конструирование базы колонны 21
6. Расчет и конструирование сквозной фермы 23
6.1 Сбор нагрузок на ферму 24
6.2 Определение усилий в стержнях фермы 26
6.3 Подбор и проверка сечений стержней фермы 27
Таблица расчетных усилий в стержнях фермы 27
6.4 Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам фермы 29
6.5 Расчет узла сопряжения фермы с колонной 29
Список литературы 29


Исходные данные

Пролет здания – L = 30,0 м;
Длина здания – 96,0 м;
Шаг поперечных рам B = 12,0 м;
Климатический район строительства – Екатеринбург
Здание – отапливаемое
Тип кровли – холодная по прогонам
Режим работы крана – тяжелый
Грузоподъемность крана – Q = 50 тн
Отметка головки рельса – H1 = 18 м
Класс бетона фундаментов – B = 10,0
Два крана
Конструкция колонн: верхняя часть – сплошного сечения, нижняя часть – сквозного сечения;
Материал несущих конструкций – по СНиП II-23-81*
Соединения элементов конструкций – заводские и монтажные, на сварке и на болтах;
Стены проектируемого здания – самонесущие;
Компоновка поперечного разреза здания





1.1 Вертикальные размеры здания

Расстояние от уровня пола до головки кранового рельса:
.
Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия.
H2 задается в зависимости от высоты крана:

,
где HK – расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана, для крана грузоподъемность 50 т: HK=3150 мм;
100 мм – зазор по нормам техники безопасности;
f – размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия (f=300 мм), тогда

,
Принимаем
- кратно 200 мм.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм.
.
Исходя из условия соразмерности со стандартными ограждающими конструкциями размер Н0 принимается кратным 1,2 м до высоты 10,8 м, а при большей высоте – кратным 1,8 м. С учетом этого требования принимаем Н0 равным ближайшему большему, кратному 1,8 м, т.е. получим:
.
Для увеличения высоты цеха от уровня пола до низа стропильных ферм изменим полезную высоту цеха:

.
Высота верхней части колонны.

,
где hб – высота подкрановой балки, предварительно принимается равной 1/8…1/10 шага колонн
;
hР – высота кранового рельса (hР=200 мм), тогда

.
Высота нижней части колонны.

,
где 1000 – принятое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола, тогда

.
Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля.

.
Высота торца стропильной фермы.
Нф принимается согласно ГОСТ 23119–78: при пролете здания 36 м – Нф = 3150 мм.
Принимаем:
.
Высота светоаэрационного фонаря.
Высота светоаэрационного фонаря принимается с учетом высот типовых фонарных переплетов (1250 и 1750 мм), бортовой стенки и карнизного элемента.
Принимаем высоту фонаря
.

1.2 Горизонтальные размеры здания

Привязка колонн к оси.
Принимаем привязку колонн к оси а=250 мм, исходя из режима работы крана 5К-6К.
Высота сечения верхней части колонны в пределах высоты фермы.
Исходя из принятой привязки колонн (а=250 мм) и установленной ГОСТ 23119-78 привязки ферм к разбивочной оси получим:
.
Высота сечения верхней части колонны в пределах зоны работы крана.
Высота сечения верхней части ступенчатой колонны должна быть не менее 1/12 ее высоты HB, тогда
.
Принимаем
.
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны.

,
где В1 – размер части кранового моста, выступающей за ось рельса, для крана грузоподъемностью 50 т принимаемый 300 мм;
75 мм – зазор между кранной и колонной, по требованиям безопасности принимаемый по ГОСТу на краны;
Т.к. режим работы крана 5К-6К, то устройство специального прохода между краном и колонной не требуется.

.
Так как пролеты кранов Lкр имеют модуль 500 мм, то размер l1 должен быть кратным 250мм. Принимаем
.
Фактический зазор между краном и колонной составит:

.
Высота сечения нижней части колонны.

.
Выполним проверку жесткости поперечной рамы:

, т.е.
условие жесткости не выполняется и следует увеличить высоту сечения нижней части колонны, для этого увеличим расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны, тогда

;

.

;

- условие выполняется.
Пролет мостового крана.

.
Т.к. нагрузка на колонны от крана не велика, то сечение колонны назначаем сплошностенчатым двутавровым для верхней части колонны и двутавроным с усиленной внутренней полкой – для нижней части колонны.

Расчет поперечной рамы

Расчетная схема однопролетной рамы с жестким защемлением ригеля в ступенчатых колоннах. Оси стоек в расчетной схеме совпадают с центрами тяжести верхнего и нижнего сечений колонны. В ступенчатых колоннах крайних рядов центры тяжести верхней нижней частей расположены не на одной оси, поэтому стойка рамы имеет горизонтальный уступ, равный расстоянию между геометрическими осями колонн. Заделка стоек принимается на уровне базы, ось ригеля совмещается с нижним поясом стропильной фермы.

Рисунок 7. Расчетная схема поперечной рамы однопролетного здания.

Расстояние между центрами тяжести сечений верхнего и нижнего участков колонны (с несимметричным сечением нижнего участка).

.
Соотношения моментов инерции элементов рамы.

, тогда
если положить
, то
, а
.
Сопряжение колонны с ригелем принимаем жестким.
2.1 Определение ветровой нагрузки

По карте 3 СНиПа 2.01.07-85* находим, что город Екатеринбург относится ко II-му ветровому району. Для него по таблице 5 этого же СНиПа определяем: нормативное значение ветрового давления wо =0,30 кН/м2.
Запишем формулу (6) СНиПа 2.01.07-85* для определения нормативного значения средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли

,
где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяемый по таблице 6 СНиП 2.01.07-85* в зависимости от типа местности (принимаем тип местности – В);
с – аэродинамический коэффициент, по п. 6.6 СНиПа «Нагрузки и воздействия» принимаем равным 0,8 для вертикальных стен с наветренной стороны и 0,6 – с подветренной.


Рисунок 16. Схема ветровой нагрузки на здание.

Из условия равновесия

,
находим

, т.е.

,

.
Найдем эквивалентные действию ветра равномерно распределенные нагрузки по формуле:

,
где (w – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4;
В –ширина расчетного блока.
qэ от действия ветра с наветренной стороны

.
qэ от действия ветра с подветренной стороны

.
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки вычисляем по следующей формуле:

,
С наветренной стороны

.
С подветренной стороны

.


Определение вертикальных нагрузок

Постоянная нагрузка на поперечную раму складывается из веса конструкций покрытия (ограждающих конструкций кровли, несущих элементов кровли и металлических конструкций покрытия) и собственного веса колонн.
Нагрузки от веса конструкций покрытия.
Вид нагрузки
Нормативная нагрузка, кН/м2
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка, кН/м2

Ограждающие элементы кровли

Гравийная защита – 20 мм
0,4
1,3
0,52

Гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида – 20 мм
0,15
1,3
0,2

Цементно-песчаная стяжка М100 (30 мм)
0,6
1,3
0,78

Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем, ( = 100 кг/м3, толщиной 75 мм
0,075
1,2
0,09

Цементно-песчаная стяжка М100 (20 мм)
0,4
1,3
0,52

Несущие элементы кровли

Каркас стальные пан